3ª Lezione del corso

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Progetto NETWORK
SCUOLA IMPRESA
2016 - VIII Edizione
I.I.S. Benedetto Castelli
TIM – Il mondo iperconnesso
Terzo modulo : Dalla commutazione manuale alla fonia su IP
TIM Teachers: Marco Zanini
[email protected]
335.7291865
Prof. Marco Belloni
Network Scuola Impresa – VIII Edizione
1
RETE DI COMMUTAZIONE
DALLA COMMUTAZIONE
MANUALE ALLA FONIA SU IP
TIM Il mondo iperconnesso Terzo Modulo: La commutazione
2
Evoluzione delle reti telefoniche
Anni ’20: Commutazione manuale
Anni ’30: Commutazione elettromeccanica
Anni ’80:
Diffusione delle reti PCM
introduzione dei sistemi di segnalazione a canale comune (SS7)
Definizione e prime installazioni di ISDN (Integrated Services Digital Network)
diffusione delle reti cellulari analogiche
Anni ’90:
Diffusione di ISDN
introduzione delle reti intelligenti
definizione della Broadband-ISDN (ATM)
diffusione delle reti cellulari numeriche
2000 +:
Trasporto della voce su reti a pacchetto
reti cellulari a commutazione di pacchetto (GPRS) e larga banda (UMTS) (3G) (4G)
3
DSLAM ATM ed IP
Evoluzione delle reti telefoniche. La COMMUTAZIONE
Al centro di tutto c’è la “comunicazione”
Quando due persone vogliono parlare nello stesso ambiente si chiamano attraverso i nomi propri
di persona.
Quando invece sono in due luoghi diversi i loro nomi si traducono in numeri
L’operazione atta a collegare due persone attraverso numeri è detta COMMUTAZIONE . Questo
termine nasce dalle prime apparecchiature elettromeccaniche che automaticamente compivano
quest’azione.
La voce viene trasportata in maniera analogica su tutto il collegamento/circuito
CENTRALE
di
COMMUTAZIONE
4
PRIMI PASSI DELLA COMMUTAZIONE
La vicenda di Almon B.
Strowger è curiosa. Egli era
un impresario di pompe
funebri e pare che la sua
invenzione
sia
stata
sollecitata dal sospetto che
la
moglie
di
un
suo
concorrente,
centralinista
dei telefoni, deviasse verso il
marito le chiamate dirette a
lui, facendogli perdere i
clienti.
Fine 800 primi 900
Dalla commutazione manuale mediante operatore
alla commutazione automatica
Vorremmo poter dire che visse felice e contento ma morì
povero e pazzo dopo aver scoperto che il brevetto che
aveva venduto per 1.800 dollari solo 10 anni dopo ne valeva
circa 2.5 milioni.
Insieme a suo nipote William
riuscì a realizzare il primo
commutatore di circuito della
storia delle telecomunicazioni
e salvò così il suo business (NB:
facendo perdere il lavoro alla
moglie del concorrente).
Le signorine del telefono
5
Tipologie di reti
La rete di un sistema di telecomunicazioni è costituita da un certo numero di nodi
collegati tra loro da canali di trasmissione .
In ognuno di questi nodi sono presenti gli organi preposti alla formazione di una via
di comunicazione tra una terminazione di ingresso ed una terminazione di
uscita. L’insieme di questi organi prende il nome di autocommutatore.
Questi nodi possono essere collegati tra di loro tramite due tipi di rete:
RETE A STELLA
RETE A MAGLIA
6
Autocommutatori
La rete di commutazione nasce dall’esigenza di far comunicare un gran numero di
utenti distribuiti in luoghi diversi tra di loro, tramite gli autocommutatori o
centrali telefoniche. Erlang (E) è, nell'ambito delle telecomunicazioni, un'unità
di misura dell'intensità di traffico , importantissima nella progettazione delle
centrali e dei centralini telefonici.
L‘Erlang è adimensionale e rappresenta l'intensità di occupazione nell'unità di
tempo.
Ad esempio:
se un utente parla al telefono per 50 minuti in un'ora esso avrà sviluppato 50/60 =
0,833 erlang in quell'ora.
P4
AUTOCOMMUTATORE
P1
P3
P2
7
DSLAM ATM ed IP
AUTOCOMMUTATORE Commutazione Elettromeccanica
030/42050
030/39046
4
2
0
50
0
02
Centrale
teleselettiva
Linee
trasmissive
035
Esempio di rete sitema 27
Sitema smn
095
8
La commutazione in generale
I nodi di commutazione devono avere funzioni di:
instradamento delle unità di informazione richieste da un cliente (Numero
telefonico)
trasferimento delle informazioni da un ramo entrante nel nodo verso un ramo
uscente dal nodo (funzionalità presente nelle centrali numeriche)
La funzione di instradamento viene svolta dal nodo/centrale basandosi su quale è la
destinazione finale dell’informazione; per tale motivo è necessario che ogni cliente
abbia il proprio indirizzo di rete (esempi: il numero telefonico o vedremo poi l’indirizzo
IP)
Le modalità operative e tecniche con le quali si realizzano in pratica le due funzioni di
instradamento e di trasferimento sono sostanzialmente di due tipi
commutazione di circuito
commutazione di pacchetto
9
La Commutazione di Circuito
• Nella commutazione di circuito i due TE della coppia di utenti in comunicazione sono
“connessi” da risorse fisiche dedicate alle due parti per tutta la durata della
comunicazione
• I due utenti sono connessi da un “circuito” che è logicamente equivalente a una
coppia fisica di fili che li collega
Per una chiamata da
un utente a un altro
utente,
viene
stabilito un percorso
diretto tra il canale
di ingresso e un
canale in uscita
Circuit Switch
Input port #1
output port #1
Input port #2
output port #2
64 kbit/s sub-channels
10
Evoluzione della Commutazione
Negli anni 80/90 ha preso il via la “numerizzazione”
SIP poi Telecom Italia sostituisce tutte le Centrali di commutazione
Elettromeccaniche con quelle Numeriche ( elettroniche )
La voce viene digitalizzata:
011-2222222
SGU
Elab. Com.
Percorso della fonia
Percorso della segnalazione
11
LA RIVOLUZIONE DIGITALE
12
PCM: campionamento, quantizzazione e codifica
In trasmissione
Segnale telefonico analogico
Segnale campionato
e quantizzato
Segnale campionato
11
10
01
00
125 ms
Segnale codificato
11
10
00
01
Con un filtraggio a 4 kHz della voce è possibile campionare a 8 kHz che
corrisponde ad un campione ogni 125 ms
13
PCM: la ricostruzione e l’errore di quantizzazione
Segnale telefonico analogico
Segnale campionato
e quantizzato
Segnale campionato
11
10
01
00
125 ms
Segnale codificato
11
In ricezione
10
00
01
Errore di ricostruzione
11
10
01
00
14
Conversione Analogica/Digitale della voce e la multiplazione TDM
Analog-to-Digital
Converter
Ut.
1
Multiplatore TDM sincrono
10110000000000011111101001101101
64.000 bit/s
Analog-to-Digital
Converter
time
Ut. 2
10110000000000011111101001101101
64.000 bit/s
Analog-to-Digital
Converter
Flusso digitale “multiplo”
((64.000 x 3) bit/s
Ut. 30
10110000000000011111101001101101
64.000 bit/s
15
Anni ’70: inizia a diffondersi la trasmissione e la commutazione digitale
Richiami sulla struttura dei flussi E1 (trasportano la voce, campionata e quantizzata, oltre ai dati).
•G703: un’ interfaccia trasmissiva standard (“E1”, a ~2 Megabit/s, seriale, su 4 fili).
•G.704: struttura il flusso E1 (una sequenza indistinta di bit, ~ 2*10**6 al secondo ) in ‘time slot’:
– I “2 megabit/s” E1 : strutturati in sequenze di 32 ’timeslot’ (TS0, TS1, TS2, ..,TS31).
+ Ogni timeslot è di 8 bit ( 8 bit consecutivi –quindi 1 byte- nella trama E1 ).
– La sequenza di 32 timeslot (256 bit consecutivi nella trama E1) si ripete ogni 125
μ-secondi, ovvero 8000 volte al secondo (bit rate = 8000 x 256 bit/s).
+ Questa frequenza deriva dal teorema di Nyquist–Shannon per il campionamento di segnali a banda limitata
– (per i servizi di telefonia la banda audio si limita a 4 kHz ).
– Necessità per ogni E1 in ricezione di ricostruire vari sincronismi:
+ sincronismo di byte (da quale bit –tra 8 consecutivi- inizia un byte ?)
+ sincronismo di trama (qual è il byte corrispondente al TS0 ? – noto questo, gli altri 31 seguono adiacenti)
+ sincronismo di multi-trama (da quale TS0 inizia la sequenza di altri TS0 detta multitrama?)
+ (la multitrama si ottiene sequenziando alcune parti dei TS0 che seguono il primo; si ripete ogno 16 TS0)
+ (è opzionale ricostruire la multitrama: la multitrama serve per veicolare informazioni (opzionali) di
manutenzione, allarmi, ecc.).
16
Le telecomunicazioni. Specifiche , standard da rispettare
Alla base delle reti di telecomunicazioni ci sono delle “specifiche”, ossia
degli standard da rispettare.
Ci sono enti nazionali ed internazionali che hanno il compito di definire le
regole delle comunicazioni:
ETSI : European Telecommunications Standards Institute
ITU T : International Telecomunication Unit
IETF Internet Engineering Task Force ( RFC…Request for Comments )
17
Anni ’80 - Segnalazione CCS7
• L’introduzione negli anni ’80 dei microprocessori nei sistemi di commutazione (detti
sistemi SPC) e lo sviluppo di tecniche e protocolli per scambio dati ha dato la possibilità
di implementare in modo soddisfacente il concetto del canale comune di segnalazione
(con il consolidamento di un protocollo ‘finale’, denominato poi CCITT n.7, o CCS n.7, o
CCS7, o semplicemente SS7).
• Il CCS n.7 consente a tutti gli elementi della rete (es. nodi commutazione,
database di rete, nodi intelligenti, etc.) di scambiarsi informazioni di
segnalazione in modo affidabile, rapido, sicuro (protetto da frodi), flessibile (in
termini di numero dei segnali) e standardizzato.
•Tali informazioni di segnalazione possono essere relative a circuiti fonici (fino a
migliaia) oppure essere “di sola segnalazione” (es. transazionali per interrogazioni di
database).
• In questo modo la segnalazione CCS n.7 ha costituito l’infrastruttura di
comando/controllo delle reti di TLC in tecnologia TDM (PCM)
18
Esempi di reti TDM che utilizzano il SS7
• Rete commutata di base
• ISUP (ISDN application Part) : protocollo telefonico applicativo, sopra i livelli di
puro trasporto dei messaggi di segnalazione (MSU – Message Signal Units) SS7,
per il trattamento della chiamata telefonica di base, più alcuni servizi telefonici
supplementari (CLIP, CLIR, UUS, TP, …).
• Reti intelligenti
• ASE-RI, INAP,.. : protocolli che supportano il trasferimento di informazioni tra i
nodi di commutazione con funzioni di Service Switching Points (SSP) e di nodi
(database) specializzati che controllano il servizio (Service Control Points).
• Reti mobili GSM
• MAPs (Mobile Application Parts): insiemi di protocolli che consentono lo scambio
di informazioni tra MSC, HLR, VLR, etc., necessarie per la fornitura di servizi di
mobilità.
19
Il modello ISO/OSI Open Systems Interconnection
Il modello OSI è strutturato gerarchicamente in sette livelli, in cui ogni strato comunica
direttamente solo con i livelli adiacenti.
20
Il modello ISO/OSI Open Systems Interconnection
Livello 1 - Fisico
Questo strato svolge le funzioni relative alla trasmissione fisica dell'informazione. Gli
elementi meccanici ed elettrici necessari per il collegamento tra i due estremi sono
compresi in questo livello.
Livello 2 - Collegamento
Questo strato assicura che tutta l'informazione trasmessa dal livello 1 sia trasferita in
sequenza e senza errori. Vengono utilizzati dei protocolli di linea che in caso di errore
richiedono la ritrasmissione dei dati.
Livello 3 - Rete
Questo strato si occupa della gestione del percorso che l'informazione deve seguire
attraverso la rete fino a destinazione. In questo livello vengono utilizzati dei protocolli di
segnalazione che consentono di instradare l'informazione nella giusta direzione.
Livello 4 - Trasporto
E' lo strato che si occupa del corretto collegamento tra i due punti terminali, mascherando ai livelli
superiori i problemi riguardanti il modo con il quale sono effettivamente trasferiti i dati.
Livello 5 - Sessione
E' lo strato che si occupa delle operazioni di apertura e chiusura della comunicazione tra i due
punti estremi.
Livello 6 - Presentazione
In questo strato i dati ricevuti dal livello superiore vengono organizzati in modo tale (introduzione
caratteri di controllo, struttura fisica dei file, ecc.) da poter essere trasmessi ai livelli inferiori. I
dati ricevuti invece dai livelli inferiori vengono filtrati e presentati al livello superiore.
Livello 7 - Applicativo
Rappresenta l'interfaccia con l'utente. In questo strato è presente il software che gestisce le
applicazioni dell'utente e che utilizza i livelli inferiori per la ricezione e la trasmissione dei dati.
21
Formato numerazione ( i numeri telefonici)
•
•
•
•
I numeri di telefono (CLI Calling Line Identity) sono gli indirizzi, i nomi utilizzati nelle reti
telefoniche e seguono lo standard ITU-T E.164, composto al massimo da 15 cifre.
CC
NDC
SN
Formato Nazionale (National Subscriber Number)
Formato Internazionale
CC (Country Code): da 1 a 3 cifre – identitifica la nazione
NDC (Network Destination Code o Area Code): da 1 a 3 cifre – identifica il distretto di servizo e/o la
rete di operatore
SN (Subscriber Number): da 1 a 9 cifre – identifica il cliente
Es: 39 011 2285111 identifica Italia / Distretto Torino / Centralino TI
•
La rete fissa italiana è composta da 232 distretti: 2 ad una cifra (RM, MI), 28 a 2 cifre, 202 a 3 cifre.
•
Nella maggioranza dei casi la numerazione ha una lunghezza massima di 9 cifre (112285111),
anche se di recente a causa di criticità di numerazioni disponibili in alcuni distretti la lunghezza max
è stata estesa a 10 cifre.
22
Struttura del Piano di Numerazione Nazionale
Delibera dell’Autorità n. 6/00/CIR - art. 2 (G.U. luglio 2000)
0
Numerazione per servizi geografici (numeri d’utente urbani, interurbani ed internazionali 00)
1
Numerazione per servizi speciali nazionali (es. 113, 1240, 187
133 (H3G), 199 (TIM), ...)
2
Riservato per esigenze future
3
Numerazione per servizi di comunicazioni mobili e personali (es.
4
Numerazione per servizi interni di rete ( servizo sveglia……..)
5
VoIP, nomadico (delibera N. 11/06/CIR, marzo 2006) es. numeri 55 per la gestione
dinamica della portabilità del proprio numero
6
7
Numerazione per servizi Internet dial up (70X ...= ISP)
8
Numerazione per servizi non geografici a tariffazione speciale (800
9
(TI), 155 (WIND),
335 ..., 348 ..., )
.... numero verde)
23
ISDN
Rete Numerica integrata
Per i servizi di comunicazione
24
ISDN
Obiettivo della rete ISDN è quello di unificare, in un unico contesto di rete
esclusivamente digitale, tutti i servizi di comunicazione, preesistenti e futuri. Ciò può
essere realizzato definendo uno standard di comunicazione di validità internazionale
sia nella rete, sia nei punti di accesso d'utente.
L’accesso ISDN risulta
completamente
numerizzato e permette
agli utenti di usufruire di
tutti i servizi.
Inoltre la rete ISDN non è
parallela a quella pubblica
telefonica
ma
è
perfettamente integrata in
essa, in quanto vengono
utilizzate le medesime
risorse.
25
ISDN
La rete ISDN è una rete in cui tutti i tipi di informazione (voce, dati, facsimile, etc.) sono
trasmessi in forma digitale lungo tutto il percorso da abbonato a abbonato .
Pertanto diversi dispositivi possono essere collegati alla medesima linea con un solo
connettore standard.
Questi dispositivi possono essere : Telefoni standard, Telefoni Digitali, Personal
Computer, Fax, Terminali Video, etc.
Il servizio ISDN quindi consente di offrire tipologie differenti di servizi sulla medesima
rete.
26
ISDN Struttura della rete
La rete ISDN, è strutturata in tre parti fondamentali:
livello d'utente
sistema di commutazione locale
sistema di commutazione di rete
Il livello d'utente consente di connettere i
terminali d'utente alla rete ISDN attraverso i
sistemi di commutazione locale
Il sistema di commutazione locale realizza il
collegamento tra l'utente chiamante e
l'utente chiamato creando le opportune
connessioni tra la linea chiamante e le
giunzioni CCSS#7 verso altri nodi della rete
.
Il sistema di commutazione di rete
realizza il collegamento in CCSS#7 tra
i vari nodi della rete
27
ISDN LIVELLO D'UTENTE: PUNTI DI ACCESSO
I punti di accesso al sistema di commutazione locale possono essere di due
tipologie:
Accesso Base (Basic Rate Access - BRA)
Accesso Primario (Primary Rate Access - PRA)
BASE
PRIMARIO
28
ISDN ACCESSO BASE
Sulla linea d'utente, generalmente realizzata con un normale doppino telefonico,
vengono realizzati 3 canali logici bidirezionali:
linea d’utente
Canali di servizio a
16 kb/s
B1
B2
D
NT
Canali di trasporto
dell’informazione a 64 kb/s
Sistema di commutazione locale
Livello d’utente
29
ISDN ACCESSO BASE
I 3 canali logici sono costituiti da 2 canali B e un canale D per una capacità
complessiva pari a 144 Kb/s .
Tuttavia per esigenze di temporizzazione e di sincronizzazione è necessario
aggiungere ulteriori 48 Kb/s di informazione per una capacità complessiva di 192
Kb/s.
CANALE B
E’ un canale a 64 Kb/s completo di temporizzazione ed è usato per trasferire
informazioni quali dati o voci (codificata a 64 Kb/s)
CANALE D
Per l’accesso BRA è un canale a 16 Kb/s.
Trasferisce informazioni relative all’instaurazione ed al controllo della chiamata,
ma poteva essere usato per trasferire dati a bassa velocità o telemetria/allarmi
30
ISDN ACCESSO PRIMARIO
Sulla linea d'utente, generalmente realizzata con un cavo coassiale vengono
realizzati 31 canali logici bidirezionali, di cui 30 canali B utilizzati per la voce o
dati e un canale D di servizio a 64 Kb/s utilizzato per la segnalazione di tutti i
canali B.
linea d’utente
Canale di servizio a
64 kb/s
B1..B15
D
B17..B31
NT
Canali di trasporto
dell’informazione a 64 kb/s
Livello d’utente
Sistema di commutazione
locale
31
ISDN ACCESSO PRIMARIO
I canali sono così suddivisi:
30 canali B a 64 Kb/s utilizzati per la voce o dati
1 canale D di servizio a 64 Kb/s utilizzato per la segnalazione di
canali B.
tutti
i
La capacità complessiva dell’accesso primario ISDN è pertanto pari a 1984 Kb/s
(30 B+D).
Tuttavia per esigenze di temporizzazione e di sincronizzazione è necessario
aggiungere ulteriori 64 Kb/s di informazione per una capacità complessiva di
2048 Kb/s.
Questo tipo di accesso essendo caratterizzato da trenta canali di trasporto
dell'informazione (canali B) è adatto per utenti che svolgono un elevato volume di
traffico (ad es. società ed industrie che accedono alla rete pubblica con
centralini privati PABX ).
32
ISDN ACCESSO BASE
Di seguito sono illustrate le varie interfacce dell'accesso base secondo
quanto definito dagli standard internazionali
terminale
ISDN
(TE1)
Int.U
Int.T
Adattatore
di
terminale
(TA)
Terminale
non ISDN
(TE2)
Int.R
Livello d’utente
NT2
NT1
Terminatore
di linea
(LT)
Terminatore
locale
(ET)
Int.S
terminale
ISDN
(TE1)
Int.V
33
INTERFACCE UTENTE NELL’ACCESSO BASE
NT (Network Termination) è la funzione di terminazione della rete ISDN a livello
d'utente e può essere di due tipi:
NT1 è una terminazione di rete in cui sono implementate le funzioni
relative al livello 1 o livello fisico del modello OSI. Realizza inoltre il
punto di interfaccia T in cui l'utente trova a disposizione i due canali B a
64 Kbit/s ed il canale D a 16 Kbit/s;
NT2 è una terminazione di rete che segue la NT1 quando è richiesta la
realizzazione di numerosi punti di interfaccia. E' sostanzialmente un
sistema di multiplazione di più terminali su un unico canale e realizza in
tal modo il punto di interfaccia S.
Spesso le funzioni svolte dai due NT sopraccitati sono raggruppate in un
unica terminazione di rete definita NT1-2.
Int. S
Int. U
NT1
NT2
34
34
INTERFACCE UTENTE NELL’ACCESSO BASE
TE (Terminal Equipment) identifica il terminale da cui l'utente genera la
comunicazione (fonia o dati). Può essere di due tipi:
TE1 è un terminale costruito specificamente per operare con lo standard ISDN,
quindi prevede di essere direttamente connesso alla interfaccia S.
TE2 è un qualsiasi terminale voce, dati o testo, che, non essendo stato realizzato
per operare con lo standard ISDN, richiede un adattatore di terminale (TA) per
poterlo collegare all'interfaccia S.
TA (Terminal Adapter) è la funzione di adattamento allo standard ISDN per
la connessione all'interfaccia S dei terminali non ISDN (TE2). Realizza in
tal modo il punto di interfaccia R.
35
ACCESSO BASE: Tipologia di configurazione
BRA
Monolinea
(punto-multipunto)
Multilinea
(punto-punto)
Contatore unico
Max 8 terminali
Mononumero
Multinumero
mononumero con
aggiuntivi
PBXI
GSPI GNRI
con s.p
no s.p.
36
BRA monolinea punti-multipunto mononumero
La configurazione punto-multipunto permette la connessione di più Te (fino ad 8)
al dispositivo NT. Tutti i terminali sono associati ad un’unica numerazione
9912345
TE1-1
NT
TE1-8
9912345
Livello d’utente
37
BRA monolinea punti-multipunto multinumero
La prestazione multinumero permette di avere fino ad 8 numeri (il principale +
sette aggiuntivi) con una sola linea in modo da poter identificare ogni terminale con
un proprio numero. L’attribuzione del numero telefonico al terminale è gestito
direttamente dal cliente.
9912345
TE1-1
NT
TE1-8
9912999
Livello d’utente
Sistema di commutazione local
38
BRA monolinea punti-multipunto mono/multinumero
Prestazione PLUS
La prestazione PLUS, consente di adattare alla rete ISDN, anche terminali di tipo
analogici (telefono, fax GR.3,etc.) non conformi allo standard ISDN
TE1-1
TE1-n
TE2-1
TE2-2
NT1-plus
TA
Livello d’utente
Sistema di commutazione local
39
BRA multilinea punti-punto mononumero
La configurazione punto-punto multilinea consente il collegamento di un insieme
di linee ISDN. Viene utilizzato per pbx, gspi e gnr.
PABX
TE1
NT2
TE2
NT2
T
T
NT
NT
Livello d’utente
U
U
40
ACCESSO PRIMARIO: Tipologia di configurazione
PRA
Multilinea
(punto-punto)
Contatore unico
Mononumero
PBXI
GSPI GNRI
con s.p
no s.p.
41
ACCESSO PRIMARIO: Tipologia di configurazione
Con l’accesso primario vengono generalmente collegati dei centralini privati
(PABX). In tal caso è il PABX che gestisce le varie interfaccie d’utente.
PABX
LAN
gateway
TE1
Interfaccia S
2 Mb/s
TE2
NT2
Interfaccia T
Interfaccia R
Livello d’utente
42
SISTEMA DI COMMUTAZIONE LOCALE
Il sistema di commutazione locale realizza il collegamento tra l'utente chiamante e
l'utente chiamato creando le opportune connessioni tra la linea chiamante e le
giunzioni CCSS#7 verso altri nodi della rete. Questa attività viene svolta dalle
centrali a commutazione numerica della rete telefonica pubblica.
Utenti
ISDN
Giunzioni
CCS#7
43
STRUTTURA della RETE di Commutazione
• SGU 628
• SL oltre 11000
• POP 32 IP
• BBN 24
44
STRUTTURA della RETE
BERGAMO
MILANO
BRESCIA
TORINO
VERONA
PADOVA
ALESSANDRIA
MODENA BOLOGNA
PISA FIRENZE
• SGU 628
ANCONA
PERUGIA
• SL oltre 11000
ROMA
ROMA
• POP 32 IP
BARI
NAPOLI
• BBN 24
TARANTO
CAGLIARI
PALERMO
CATANIA
45
L’area di commutazione di un SGU Reale
P.ta Trento
SL
SL
SL
SL
P.Ta Milano
MPX
P.Ta Venezia
POTS
UCR POTS / ISDN BRA
SGU
Brescia Centro
Caionnvico
46
Architettura generale di rete SGU (rete bassa)
Policentrica di
MILANO (X SGU)
Policentrica di
MANTOVA (3 SGU)
Salò (1 SGU)
SGU
SL
47
Rete di Commutazione
SGU
Collegamento
presente solo
nel caso di
appartenenza
al medesimo
distretto
BBN
SL
BBN
ESEMPIO DI CHIAMATA
SGU
SL
SGU
SL
48
Reti Dati IP - OPB
32 Pop IP Milano e Roma ne possiedono 2
VE
BZ
TS
CO
BG
AL
VR
MILANO
SV
BS
PD
GE
TO
outer
core
Innercore
BO PA
FI
NA
BA
TA
RN
MO
PI
CA
NOLA
ROMA
PG
PE
AN
CT
CZ
49
Architettura generale di rete
SCP SCP SCP
SCP SCP
ISC
OLO B
Rete di Segnalazione
OPB
OLO A
Rete di
Transito
IP (BBN)
OLO C
SGU
50
Struttura della rete “fissa” (1)
La rete commutata è organizzata in livelli gerarchici:
Lo Stadio di Linea (SL), svolge funzioni di concentrazione del traffico verso SGU e
termina ogni rilegamento d’utente con un elemento di interfaccia
all’autocommutatore PSTN/ISDN, detto attacco di utente; questi ultimi possono
inoltre essere attestati su moduli, concentratori e multiplatori.
Lo Stadio di Gruppo Urbano (SGU) gestisce il traffico d’utente, proveniente dagli
Stadi di Linea e dai moduli locali, e lo instrada verso la destinazione richiesta. Ogni
SGU è attestato in Dual Homing ad una coppia di centrali di transito (BBN) verso la
quale inoltra il traffico che non si richiude all’interno dell’SGU stesso. In alcuni casi
un SGU “vede” direttamente altri SGU, verso i quali instrada direttamente il traffico
(policentrica). Una delle funzioni principali dell’SGU è la documentazione delle
chiamate, principalmente ai fini di tassazione.
La piattaforma BBN raccoglie il traffico proveniente dagli SGU e lo instrada
all’interno della rete TI attraverso la rete di transito completamente magliata e
verso i Gateway Internazionali. La rete di transito attuale di TI utilizza tecnologia IP
(Backbone Nazionale - BBN).
51
Struttura della rete “fissa” (2)
La rete commutata è organizzata in livelli gerarchici:
Gli STP, sono localizzati in SITI specializzati e vengono visti da tutti gli SGU
a maglia completa; si occupano di trasportare verso gli SCP alcune
richieste di chiamate che gli SGU non sono in grado di gestire.
Gli SCP, sono dei veri e propri DATA BASE che svolgono le funzioni di
traduzione/abilitazione ad alcuni servizi nati con la numerizzazione della
rete ( Numeri Verdi, FNR etc)
Gli OLO , sono i competitor di Telecom Italia nel mercato della telefonia
La rete OPB (Optical Peripheral Backbone) effettua il trasporto delle
informazioni dati/voce tra i vari SGU appartenenti a aree geografiche
diverse. Quest’ultima è nata nei primi anni 2000 cominciando a sfruttare
le prestazioni offerti dalle reti IP
52
Schema a blocchi di un nodo a commutazione di
circuito per telefonia
Fonia PCM
1
Fonia PCM
2
If di giunzione
If d’utente
Rete di
connessione
comandi
comandi
Elaboratore di
comando
Sut
Segnlazione
e
comandi
N flussi multipli
a 2 Mb/s da e
verso altre
centrali
N
Srete
Segnlazione
e
comandi
53
La commutazione in generale
I nodi di commutazione devono avere funzioni di:
instradamento delle unità di informazione richieste da un cliente
trasferimento delle informazioni da un ramo entrante nel nodo verso un
ramo uscente dal nodo
La funzione di instradamento viene svolta dal nodo/centrale basandosi su quale è la
destinazione finale dell’informazione; per tale motivo è necessario che ogni cliente abbia il
proprio indirizzo di rete (esempi: il numero telefonico o vedremo poi l’indirizzo IP)
Le modalità operative e tecniche con le quali si realizzano in pratica le due funzioni di
instradamento e di trasferimento sono sostanzialmente di due tipi
commutazione di circuito
commutazione di pacchetto
e si ripercuotono sulla QoS (Qualità del servizio)
54
La Commutazione di Circuito
• Nella commutazione di circuito i due TE della coppia di utenti in comunicazione sono
“connessi” da risorse fisiche dedicate alle due parti per tutta la durata della
comunicazione
• I due utenti sono connessi da un “circuito” che è logicamente equivalente a una
coppia fisica di fili che li collega
Per una chiamata da
un utente a un altro
utente,
viene
stabilito un percorso
diretto tra il canale
di ingresso e un
canale in uscita
Circuit Switch
Input port #1
output port #1
Input port #2
output port #2
64 kbit/s sub-channels
55
Commutazione di Pacchetto
• Nella Commutazione di Pacchetto ogni singolo messaggio viene suddiviso in
"pacchetti" di dati, con il proprio numero di identificazione, l'indirizzo del mittente e
del destinatario. Tutte queste informazioni sono racchiuse nell'header del pacchetto.
Il "pacchetto" di dati può così viaggiare nella rete in modo autonomo utilizzando il
percorso più rapido per raggiungere la meta.
• Questa tecnologia permette di usare lo stesso canale di comunicazione per far
passare contemporaneamente pacchetti contenenti dati diversi. Una volta arrivati a
destinazione, il messaggio è ricomposto nella sua forma originaria.
Unità
informative
appartenenti
a differenti
comunicazioni
Commutazione di pacchetto
Input port #1
Input port #2
buffers
output port #1
output port #2
56
Controindicazioni per la compressione della fonia in
pacchetti
Gli innumerevoli CODEC sono stati sviluppati pensando alle
caratteristiche peculiari della voce
La compressione della fonia con codec diversi dal PCM (G.711) o
(G.729) non deve essere applicata quando:
►
Si debbano trasmettere Fax/Modem
►
Si debbano trasmettere cifre DTMF e Toni
►
Si debba realizzare una connessione numerica a 64 kb/s senza
restrizione
59
Centrali UT100
Centro di
Gestione
Utenza RTG
M2L
Centro
stella Fonia
MSEM
Utenza RTG/ISDN/ PABX
MEPL
Utenza PABX + giunzioni CCS#7
CSM
OPM
Giunzioni con altri SGU/BBN/OLO
M3G
Gestione CCS#7 ( pila OSI Liv.3/4)
M3SI
Gestione interfaccia verso RI
M2 R
SER
MDM
Centro stella
Segnalazione
ES
Elaboratore
di Supporto
M3R
MEPR
60
ARCHITETTURA SGU UT100
LINK RI / SCCP / DECT
POTS / GZ BF
CCS # 7 ISUP
M3G
M3SI
SER
M2R
IS1
MP
X
POTS
UCR
POTS
POTS
POTS / ISDN BRA
GZ BF / DECT
M2L
IS2
M3R
MEPR
MPX
POTS / ISDN BRA
UCR
POTS / ISDN BRA
POTS / ISDN BRA
ISDN PRA / GZ BF
POTS / ISDN BRA
MPX
UCR
ISDN BRA
MPX
POTS
UCR
POTS
MEPL
AR
DACON
POTS / ISDN BRA
UCR
ES-E
MSEM
DECT
ISDN PRA / BRA
POTS / BF
61
La commutazione automatica e numerica
Autocommutatore UT-100 (Italtel) in servizio a Torino Vanchiglia
62
STRUTTURA della RETE di Backbone
BERGAMO
MILANO
BRESCIA
TORINO
•TIM si è dotata una rete di trasporto
sfruttando le qualità della rete IP: la
rete OPB .
VERONA
PADOVA
ALESSANDRIA
MODENA BOLOGNA
PISA FIRENZE
ANCONA
PERUGIA
•I collegamenti tra gli SGU dei vari
distretti era costituito attraverso 66 SGT
a commutazione di circuito.
ROMA
ROMA
BARI
TARANTO
NAPOLI
CAGLIARI
•Si passa alla commutazione a
pacchetto solo tra i 24 nodi BBN .
PALERMO
CATANIA
63
Architettura del PoP BBN
Funzionalità telefoniche e di
interfacciamento fisico con gli
altri elementi/apparati di rete
catalyst
iSSW
Area
GatewaySGU
155 Mb
OLO/PLMN
Switch di livello 2: Catalyst
OPBgestire
6509
per
la
segnalazione interna del PoP
BBN
2 Mb
155 Mb
A
D
M
GSR
MGX
POP BBN
Adatta le interfacce da 155
Mb a 2Mb
TDM
GSR
Media Gateway: nodo ATM IP/ATM
POS
MGX
8250
di
Cisco
equipaggiato
con
schede Router di OPB: Cisco Gigabit
VISM (V)
Switch Router della famiglia 12000
64
Gli apparati del PoP BBN
A
D
M
Elemento per adattare le interfacce da 155 Mb a 2Mb
iSSW
Insieme di elementi che espletano funzionalità
telefoniche e di interfacciamento fisico con gli altri
elementi/apparati di rete
V
switch
Router
OPB
Media Gateway: nodo ATM MGX 8250 di Cisco
equipaggiato con schede VISM (V) che effettua la
pacchettizzazione della voce
Switch di livello 2: Catalyst 6509 gestisce la
segnalazione sia interna che esterna al PoP BBN
Router di OPB: Cisco Gigabit Switch Router della
famiglia 12000 (GSR) che effettua l’instradamento e il
trasporto dei pacchetti IP
65
Flusso della chiamata
MGCP
inter
POP
inter
POP
MGX
OPM
inter
POP
POP
SS7
ISUP
“a pacchetto”
64 Kbit/s
SGU
I
P
B
A
C
K
B
O
N
E
inter
POP
MGX
MGCP
OPM
POP
SS7
ISUP
“a pacchetto”
64 Kbit/s
SGU
segnalazione
fonia
66
6
Struttura di rete e
Soluzione attuale
67
Lo scenario di rete con MSAN
MNP
RI
STP
Gateway metropolitano
CCS7
ISUP-IVS, MAP, ASE-RI, INAP
iSSW
SBC
BBN
iSSW
SIP
OLO
ISUP
SIP
OLO
RTP
ISUP
H.248
MGCP
IP NETWORK
VISM
VXSM
ISUP
SIP-i
(SGU)
ISUP
(SGU)
IP NETWORK
H.248
H.248
PK3
PK0
PK0
PK1
SL
MSAN
Nodo/i H248
SL
IP NETWORK
MSAN
Accessi POTS ed
ISDN
Accessi POTS ed ISDN
Elementi di accesso e di rete di nuova introduzione
68
La Qualità della Conversazione
Con Qualità della Conversazione, nelle centrali a
commutazione di circuito, si intende la qualità percepita da un
utente impegnato in una conversazione telefonica con un altro
utente. Essa è influenzata dai seguenti fattori:
Qualità della fonia
Ritardo end-to-end
Qualità della Conversazione
Eco
69
La Qualità della Conversazione
Invece nelle centrali a commutazione a pacchetti per Qualità della
Conversazione si intende la qualità percepita da un utente
impegnato in una conversazione telefonica con un altro utente.
Essa è influenzata dai seguenti fattori:
Codec
Perdita di pacchetti
Qualità della fonia
Jitter
Qualità della Conversazione
Ritardo end-to-end
Eco
70
Principali fattori che influenzano la Qualità della
Comunicazione VoIP
Trasporto: ai fini della qualità della conversazione i parametri individuati sono:
Ritardo end-to-end (Delay)
Variazione del ritardo (Jitter)
Perdita di pacchetti (Packet Loss)
Eco
Applicazione (MG): i parametri generalmente configurabili sono:
Codec
Tempo di pacchettizzazione
Buffer di dejitter
VAD (Voice activity detection soppressione del silenzio)
71
Qualità della Comunicazione VoIP: il ritardo end-to-end
Il ritardo end-to-end è formato da:
componente fissa: pari al minimo ritardo possibile, quello che il pacchetto
sperimenterebbe se usasse da solo le risorse di rete
ritardi di processamento (codifica, pacchettizzazione della fonia,
dejitter)
ritardi di serializzazione
ritardi di propagazione
componente variabile:
ritardo introdotto dalla rete (queuing delay, packet processing)
ritardo di ricostruzione della sequenza dei pacchetti (IP è connection
less con percorsi anche diversi tra i vari pacchetti)
72
Voice over IP
Minore costo per chiamata
minori costi delle infrastrutture:
quando si è resa disponibile una rete IP nessun'altra infrastruttura
Le conversazioni VoIP non devono necessariamente viaggiare su Internet,
ma possono anche usare come mezzo trasmissivo una qualsiasi rete
privata
basata sul protocollo IP, per esempio una LAN all'interno di un edificio o di
un gruppo di edifici. I protocolli usati per codificare e trasmettere le
conversazioni VoIP sono solitamente denominati Voice over IP protocols
(protocollo sip).
73
Protocollo sip
SIP (Session Initiation Protocol)
SIP e’ un protocollo di controllo e di segnalazione a livello di applicazione che serve
a creare , modificare e terminare una sessione con uno o piu’partecipanti, o invitare altri
membri provenienti da altre connessioni a partecipare alla sessione aperta.
Queste sessioni includono conferenze multimediali in Internet ( chiamate telefoniche su
rete IP, Videocomunicazioni ecc…)
Nato nel mondo IETF : specifica del protocollo base: rfc 3261
75
DSLAM ATM ed IP
Offerte commerciali
76
Impianto in casa cliente per clientela Consumer
FTTCab/FTTE
Schema dell’impianto domestico per clientela Residenziale
Casa Cliente:
Accesso FTTCab/FTTE
ONU/MSAN/DSLAM
Borchia Rame
AG+
doppino
(VDSL2 o
ADSL2+)
FTTH
OLT
doppino (VDSL2 o ADSL2+)
Casa Cliente:
Accesso FTTH
fibra ottica (GPON)
AG+
Ehernet
fibra ottica
(GPON)
Borchia Ottica
ONT
FXS
77
Servizi vendibili su DSLAM / MiniDSLAM / MSAN
 Le Offerte vendibili sui DSLAM / MiniDSLAM / MSAN possono essere classificate in
questi gruppi:
 Servizi Consumer (2-play e 3-play)
 Servizi SoHo (Small Office Home Office)
 Servizi Business ToP o SME (Small Medium Enterprise) Asimmetrici e Simmetrici
 Servizi Wholesale Bitstreaming
IPTV
Internet + Voce
Intranet +
Internet + Voce
DSLAM/MiniDSLAM/
MSAN
BRAS
ADSL2+
OPB
OPM
PE/RA
KdC
Servizi
Bitstreaming
Rete
OLO
ONU
AG
Servizi Consumer e SoHo
TIR
Servizi Business ToP e SME
ADSL2+
SHDSL
ADSL2+/SHDSL
CPE SHDSL Servizi Business ToP e SME
CPE OLO Servizi Wholesale Bitstreaming
78
Offerte Commerciali su DSLAM/MSAN/miniMSAN per clientela
consumer
Costo 29 €/mese per i primi 12 mesi, poi 39 €/mese; include:
• ADSL2+ illimitata alla massima velocità raggiungibile dalla tua linea, fino a 20M/1M
• linea telefonica
• chiamate illimitate da casa verso i numeri fissi e mobili nazionali, senza scatto alla risposta.
• TIMvision, la TV sempre ON DEMAND
Opzioni aggiuntive:
• SMART FIBRA  10 €/mese; Rate 100M/10M su FTTH o 50M/10M su rete FTTCab/FTTE
• SMART SUPER FIBRA  gratis per chi ha SMART FIBRA; Rate 300M/20M su FTTH o 100M/20M su rete
FTTCab/FTTE
• SMART MOBILE  10 €/mese; 2GB internet 4G e 500 minuti al mese
Altri Costi
• Noleggio Modem ADSL2+ Wi-Fi N  3,90 €/mese
• Noleggio decoder TIM Vision  2 €/mese
79
FTTCab: Velocità e Parametri tecnici
 Clientela Consumer (3-play) e Clientela SoHo. Il servizio Voce è offerto in modalità VoIP.
Analoga offerta anche per clientela Wholesale
Picco DS
30 Mbps
50 Mbps
100 Mbps
Picco US
Tipologia
3 Mbps Rate Adaptive
Profilo Commerciale
Line Rate (Veloità Nette)
DOWN [kbps]
UP [kbps]
1.000
30.000
300
3.000
1.000
50.000
300
10.000
1.000 100.000
300
20.000
Profilo Configurato
Line Rate (Veloità lorde)
DOWN [kbps]
UP [kbps]
1.050
31.500
315
3.150
1.080
54.000
324
10.800
1.080 108.000
324
21.600 (*)
 Clientela Business ToP e SME. Analoga offerta anche per clientela Wholesale
Picco DS
30 Mbps
50 Mbps
100 Mbps
Internet + Voce
Picco US
Tipologia
BRAS
Profilo Commerciale
Line Rate (Veloità Nette)
DOWN [kbps]
UP [kbps]
15.000
30.000
1.000
3.000
15.000
50.000
6.000
10.000
TBD
100.000 TBD
20.000
ONU
AG
OPB
VDSL2
OPM
TIR
PE/RA
KdC
Servizi
Bitstreaming
(*)
IPTV
OLT
Intranet +
Internet + Voce
Profilo Configurato
Line Rate (Veloità lorde)
DOWN [kbps]
UP [kbps]
15.750
31.500
1.050
3.150
16.200
54.000
6.480
10.800
TBD
108.000 TBD
21.600
Rete
OLO
Servizi VULA
Kit VULA
Servizi Consumer
e SoHo
Servizi Business
ToP e SME
CPE OLO Servizi
Wholesale
CPE OLO (BS / VULA)
Rete
OLO
(*) L’offerta 100M avrà attivo il protocollo SRA. Le altre offerte
non hanno attivo l’SRA. Inoltre tutte avranno la RTX abilitata
80
FTTH: Velocità
Servizi 50M/10M e 300M/20M su architettura FTTH
 Disponibile per offerte Consumer (3-play), SoHo e Wholesale
Servizi 100M/100M, 100M/10M e 40M/40M su architettura FTTH
 Disponibile solo per offerte Wholesale
Internet + Voce
BRAS
IPTV
OLT
ONT
Intranet +
Internet + Voce
(servizio non
ancora disponibile)
OPB
GPON
OPM
PE/RA
KdC
Servizi
Bitstreaming
Rete
OLO
Kit VULA
Rete
OLO
AG
Servizi Consumer
e SoHo
TIR
Servizi Business
ToP e SME
CPE OLO Servizi
Wholesale
CPE OLO (BS / VULA)
ONT
Servizi VULA
81
Offerte Commerciali su NGAN per clientela consumer
• FTTH (solo Milano)/FTTCab/FTTE con velocità 50M/10M
Costo di 29 €/mese primi 12 mesi (dopo 39 €/mese), include:
• connessione internet 50M/10M su rete FTTCab/FTTE o 100M/10M su
FTTH (Modem incluso). Per attivazioni entro il 29/01/2016 è gratis
l’opzione SMART SUPERFIBRA.
• linea telefonica con chiamate a 0 €/minuto verso tutti i numeri fissi e
mobili nazionali (19 cent alla risposta).
• TIMvision, la TV sempre ON DEMAND
Opzioni aggiuntive:
• SMART CASA da fisso  10 €/mese; Chiamate illimitate verso tutti i
fissi e mobili nazionali senza scatto alla risposta
• SMART SUPERFIBRA  10 €/mese incluso nell’offerta; Rate
300M/20M su FTTH o 100M/20M su rete FTTCab/FTTE
• SMART MOBILE  10 €/mese; 2GB internet 4G e 500 minuti al mese
Altri Costi
• Noleggio decoder TIM Vision  2 €/mese
82

3ª Lezione del corso

Transcript

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